[发明专利]含有高多烯烃卤丁基离聚物的过氧化物可固化的橡胶混合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种过氧化物可固化的橡胶纳米复合材料，该纳米复合材料含有过氧化物固化剂、纳米粘土和丁基离聚物，该丁基离聚物是通过将一种含有高摩尔百分比的多烯烃的卤化丁基聚合物与至少一种氮和/或磷基的亲核体进行反应而制备的。

背景技术

丁基橡胶被认为是由异烯烃和一种或多种(优选共轭的)多烯烃作为共聚单体的一种共聚物。商业的丁基(橡胶)含有的主要部分为异烯烃和少量的，不超过2.5mol％的，一种共轭多烯烃。丁基橡胶或丁基聚合物一般是在淤浆法中制备的，该方法使用氯甲烷作为媒介和弗里德尔-克拉夫茨催化剂作为部分的聚合引发剂。氯甲烷提供的优点是AlCl₃，一种相对便宜的弗里德尔-克拉夫茨催化剂，可溶于其中，正如异丁烯和异戊二烯共聚单体一样。此外，丁基橡胶聚合物不溶于氯甲烷并从溶液中以精细颗粒的形式沉淀出来。聚合反应通常在大约-90℃至-100℃的温度下进行。见美国专利2,356,128号和乌尔曼工业化学百科全书，A 23卷，1993年，288-295页(Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry，volume A 23，1993，pages 288-295)。要求低聚合温度是为了得到用于橡胶应用的足够高的分子量。

过氧化物可固化的丁基橡胶混合物提供了超过传统的硫固化体系的几个优点。通常情况下，这些混合物显示了非常快的固化速率并且由此得到的固化物品(article)往往具有出色的耐热性。此外，过氧化物可固化的配制品被认为是″干净的″，因为它们不包含任何可提取的无机杂质(如硫)。因此，清洁的橡胶制品可以用于如冷凝器帽、生物医学装置、药学装置(盛药小瓶的塞子，注射器中的活塞)，并可能用于燃料电池的密封件。

大家均认为，聚异丁烯和丁基橡胶在有机过氧化物的作用下分解。此外，美国专利3,862,265号和4,749,505号披露了由一种C₄至C₇异单烯烃与高至10wt.％的异戊二烯或高至20wt.％的对烷基苯乙烯的共聚物在受到高剪切混合时会发生分子量的降低。在自由基引发剂的存在下，这种作用被增强。

获得过氧化物可固化的丁基配制品的一种方法在于将常规的丁基橡胶连同一种乙烯基芳香族化合物如二乙烯基苯(DVB)和一种有机过氧化物(见JP-A-107738/1994)一起使用。也可以使用一种含有吸电子基团的多官能的单体(二甲基丙烯酸亚乙酯(ethylenedimethacrylate)，三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(trimethylolpropanetriacrylate)，N，N′-m-亚苯基二马来酰亚胺)替代DVB(见JP-A-172547/1994)。

一种可商购的基于异丁烯(IB)、异戊二烯(IP)和DVB，XL-10000的三元共聚物可以单独用过氧化物固化。然而，这种材料确实具有一些显著的缺点。例如，显著水平的游离的DVB的存在会引起安全上的顾虑。另外，由于在聚合过程中掺入DVB，在生产过程中会发生显著量的交联。由此产生的高门尼值(60-75MU，ML1+8@125℃)和凝胶颗粒的存在使这种材料非常难以加工。由于这些原因，希望能有一种基于异丁烯的聚合物，它可通过过氧化物而硬化，是完全可溶的(即无凝胶存在)，并且在其构成中不含(或者含有痕量的)二乙烯基苯。

White等人(美国专利5,578,682号)要求保护一种方法，它是用于获得具有双峰分子量分布的一种聚合物，该聚合物是衍生于原本具有单峰分子量分布的一种聚合物。该聚合物(例如聚异丁烯，一种丁基橡胶或由异丁烯和对甲基苯乙烯构成的一种共聚物)与一种多不饱和交联剂(以及可任选地，一种自由基引发剂)相混合，并在有机过氧化物的存在下进行高剪切混合。这种双峰化是一些自由基降解的聚合物链于交联助剂中存在的不饱和之处进行耦合的结果。重要的是应注意该专利没有披露这种改性聚合物的任何填充混合物或这些混合物的固化状态。